KR101096493B1 - 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치 - Google Patents

산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101096493B1
KR101096493B1 KR1020090124995A KR20090124995A KR101096493B1 KR 101096493 B1 KR101096493 B1 KR 101096493B1 KR 1020090124995 A KR1020090124995 A KR 1020090124995A KR 20090124995 A KR20090124995 A KR 20090124995A KR 101096493 B1 KR101096493 B1 KR 101096493B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxygen
separation membrane
separator
supply device
outside
Prior art date
Application number
KR1020090124995A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110068150A (ko
Inventor
이은도
방병열
류태우
송선주
유한일
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020090124995A priority Critical patent/KR101096493B1/ko
Publication of KR20110068150A publication Critical patent/KR20110068150A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101096493B1 publication Critical patent/KR101096493B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1005—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1075—Preparation of respiratory gases or vapours by influencing the temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2202/00—Special media to be introduced, removed or treated
    • A61M2202/02—Gases
    • A61M2202/0208—Oxygen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/75—General characteristics of the apparatus with filters

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치는, 대기 중의 산소를 선택적으로 분리할 수 있고 그 내부에 공간을 형성하도록 구성되는 산소 분리막; 상기 산소 분리막을 수용할 수 있는 하우징; 상기 산소 분리막에 열을 공급할 수 있는 열 공급 수단; 및 상기 하우징의 일측과 연통하도록 배치되며, 상기 하우징 내부를 진공으로 유지시킬 수 있는 진공 펌프;를 포함하고, 상기 산소 분리막 내부로 대기가 유입되고, 유입된 상기 대기 중의 산소는 상기 산소 분리막과 상기 하우징 사이로 분리되어 상기 진공 펌프를 통해 포집 및 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치{Oxygen supply apparatus including oxygen separation membrane}
본 발명은 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복합 세라믹으로 이루어진 산소 분리막을 통하여 대기 중의 산소를 보다 효과적으로 분리하여 산소가 필요한 곳에 공급할 수 있는 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치에 관한 것이다.
환자에게 있어 산소 공급은 약해진 신체 기능을 보완하여 빠른 회복을 돕는데 이용되는 것이 일반적이다. 특히, 폐기능에 문제가 있거나 기도 이상, 헤모글로빈 이상 등 다양한 병리 현상에서부터 의식 불명 상태, 노인, 유아 등의 신체 기능의 저하로 고통을 받는 환자의 생명을 유지시키고 회복을 촉진시키는 데 산소 공급은 필수적인 요소이다.
종래에는 이를 위해, 고압 산소 용기 통하여 산소를 공급하는 것이 일반적이었다. 이러한 고압 산소 용기는 주로 47ℓ의 고압 용기에 산소를 100 기압 정도로 충전하여 사용되여 환자의 병상 근처에 고압 산소 용기를 배치하고, 고압 산소 용 기의 실제적인 사용을 위해 감압용 레귤레이터, 유량계, 주변 공기 믹서, 공급 라인 등을 포함하여 이루어진다.
그러나, 고압 산소 용기를 통한 산소의 공급은 고압 산소 용기에 저장된 산소가 전부 소모되게 되는 경우 산소 공급이 정지되기 때문에 고압 산소 용기의 주기적인 교체가 요구되는 실정이다. 따라서, 산소가 환자에게 공급되는지 여부를 환자 주변의 사람들이 수시로 확인해야 한다는 문제점이 있으며, 고압 산소 용기의 구입 비용이 지속적으로 발생한다는 문제점이 있다.
더욱이, 고압 산소 용기의 교체가 차질이 생기는 경우에는 환자의 간호에 악영향을 미치게 되며, 현재 사용중인 감압용 레귤레이터, 유량계의 경우 그 정확도가 매우 부족하여 정확한 산소 공급량을 계량할 수 없으며, 각 기기의 오작동 시 산소 공급의 이상 유무를 확인할 수 없다는 문제점이 있다.
한편, 병원과 같은 장소에서, 환자에게 산소 공급이 필요한 경우에는 고압 산소 용기를 환자의 침대 옆에 위치시키고, 감압용 레귤레이터, 유량계, 주변 공기 믹서, 공급 라인 및 마스크를 통하여 환자에게 산소를 공급하고 있다.
이 경우, 고압 산소 용기 부근에서 화재가 발생하게 되면, 고압 산소 용기의 폭발로 인한 1차적인 위험과 폭발시 발생된 산소의 강력한 산화 작용에 의한 2차 화재의 위험이 있다는 문제점도 있다.
또한, 고압 산소 용기의 무거운 무게로 인하여 고압 산소 용기의 이동 및 전도시 물리적인 사고의 발생률이 높으며 고압 산소 용기를 안전하게 거치해야하는 거치대의 설치가 부수적으로 필요하다는 문제점이 있다. 그로 인해 고압 산소 용 기의 안전한 교체를 위하여 고압 산소 용기의 운반 루트가 확보되어야 하는 등의 관련 시설의 설치 및 유지 비용이 발생하게 된다는 문제점이 있다.
관련 종래 기술에 대해서 살펴보면, 공개 실용신안 공보(등록실용 제20-0334971호)는 산소분리막이 형성된 산소 발생기를 개시한다. 상기 공보에 개시된 고안은 비다공질분리막, 다공질지지막 및 연통발포체로 이루어진 산소분리막 유니트를 통과하면서 상기 비다공질분리막의 양면에 압력차를 일으킴으로서 산소와 질소가 막표면에 용해된 후, 막의 안으로 확산 이동하고 막의 반대면에서는 이탈하며, 이러한 용해와 확산의 속도차에 의하여 질소 보다 빠른 산소로부터 산소부화공기를 얻을 수 있는 산소 발생기에 관한 것이다. 그러나, 상기 고안은 압력차를 이용하여 산소를 분리하는 방법으로서 본 발명과는 그 작용원리가 상이하며, 분리 효율이 매우 낮으며 조절도 매우 어렵다는 문제점을 가진다.
또한, 공개 특허 공보(등록특허 제10-0827026호)는 휴대용 산소 발생 장치를 개시한다. 상기 공보에 개시된 발명은 공기를 압축하는 공기 펌프, 압축된 공기의 온도를 저감시키는 냉각기 및 냉각기로부터 유입된 냉각 공기로부터 산소를 발생하는 산소 발생 모듈을 포함하는 휴대용 산소 발생 장치에 관한 것이다. 그러나, 상기 발명은 공기 펌프에 의해 공기를 압축시키고 압축된 공기를 냉각시켜 산소 발생 모듈로 유입시켜 산소를 발생시키는 방법으로서 본 발명과는 그 작용원리가 상이하며, 압축기 및 냉각기 등의 구성품의 증대로 인하여 장치의 크기가 대형화된다는 문제점을 가진다.
또한, 공개 특허 공보(출원번호 제10-2002-0053390호)는 실내형 산소발생기 를 개시한다. 상기 공보에 개시된 발명은 흡입구와 토출구를 가지는 하우징, 하우징 내부에 장착되어 대기중으로부터 흡입된 공기에서 압력차를 이용하여 산소를 선택적으로 분리시키는 산소 투과막, 산소 투과막의 일측에 산소 유입관으로 연결되어 분리된 산소를 채집하여 일정 방향으로 토출시키는 진공 펌프와, 진공 펌프의 타측에 설치되어 토출된 산소를 일정지점으로 운반하는 산소 공급관을 포함하는 실내형 산소발생기에 관한 것이다. 그러나, 상기 발명은 단순히 압력차에 의해 산소를 분리하는 방법으로서 고온에서 산소를 분리시키는 본 발명과는 그 작용원리가 상이하며 분리 효율이 매우 낮으며 조절도 매우 어렵다는 문제점을 가진다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복합 세라믹으로 이루어진 산소 분리막을 통하여 대기 중의 산소를 보다 효과적으로 분리하여 산소가 필요한 곳에 공급할 수 있는 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 고압 산소 용기를 사용하는 방식이 아닌 대기로부터 산소를 분리하여 산소가 필요한 곳에 공급하는 방식을 사용함으로써, 고압 산소 용기를 주기적으로 교체할 필요가 없으며 반영구적으로 사용될 수 있는 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치를 제공하는 것이다.
더욱이 본 발명의 목적은, 산소 농도 측정기, 유량 측정 장치, 및 제어 장치를 포함함으로써, 공급되는 가스 중의 산소 농도 및 전체 유량을 실시간으로 파악할 수 있고 상기 산소 농도 및 상기 전체 유량을 제어할 수 있는 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 고압 산소 용기를 사용하지 않음으로 인해 폭발 및 화재의 위험이 없는 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 무겁고 부피가 큰 고온 산소 용기를 사용하지 않음으로써 산소 공급 장치의 보관, 설치, 운반 및 관리가 용이하고 그로 인해 전체적으로 비용이 절감될 수 있는 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치는, 대기 중의 산소를 선택적으로 분리할 수 있고 그 내부에 공간을 형성하도록 구성되는 산소 분리막; 상기 산소 분리막을 수용할 수 있는 하우징; 상기 산소 분리막에 열을 공급할 수 있는 열 공급 수단; 및 상기 하우징의 일측과 연통하도록 배치되며, 상기 하우징 내부를 진공으로 유지시킬 수 있는 진공 펌프;를 포함하고, 상기 산소 분리막 내부로 대기가 유입되고, 유입된 상기 대기 중의 산소는 상기 산소 분리막과 상기 하우징 사이로 분리되어 상기 진공 펌프를 통해 포집 및 배출되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산소 분리막은 약 850℃ 내지 1000℃로 유지되고, 상기 산소 분리막에 의해 선택적으로 분리되는 상기 산소의 투과도는 1.2cc/cm2·min 내지 5cc/cm2·min 범위인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산소 분리막은 복합 세라믹으로 이루어지며, 상기 산소 분리막의 온도가 증가함에 따라 상기 투과도는 증가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산소 분리막은 복합 세라믹으로 이루어지며, 상기 산소 분리막의 두께가 감소함에 따라 상기 투과도는 증가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산소 분리막은 외부로부터 대기가 유입될 수 있도록 외부와 연통하는 유입 포트; 및 상기 산소가 선택적으로 분리된 상태의 대기가 외부 로 배출될 수 있도록 외부와 연통하는 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열 공급 수단은 전기 히터이며, 상기 전기 히터는 상기 산소 분리막 내부에 제공되어, 상기 산소 분리막에 열을 공급하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 열 공급 수단에 의해 발생하는 열을 외부와 단열하기 위해 단열재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 진공 펌프와 연통되며, 상기 진공 펌프를 통해 배출되는 산소 및 외부로부터 유입되는 대기를 혼합할 수 있는 혼합부;를 더 포함하고, 상기 혼합부는 상기 외부로부터 유입되는 상기 대기의 양을 조절할 수 있는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 혼합부의 산소 농도를 측정하는 산소 농도 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 혼합부에서 혼합되어 외부로 배출되는 산소와 대기의 전체 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 혼합부로부터 외부로 배출되는 산소와 대기 중의 불순물을 여과할 수 있는 여과 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산소 농도 측정기로부터 측정되는 산소 농도에 근거하여, 상기 밸브의 개폐 정도를 조절하여 상기 혼합부에 유입되는 대기의 양을 제어할 수 있는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복합 세라믹으로 이루어진 산소 분리막을 통하여 대기 중의 산소를 보다 효과적으로 분리하여 산소가 필요한 곳에 공급할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 고압 산소 용기를 사용하는 방식이 아닌 대기로부터 산소를 분리하여 산소가 필요한 곳에 공급하는 방식을 사용함으로써, 고압 산소 용기를 주기적으로 교체할 필요가 없으며 산소 공급 장치를 반영구적으로 사용할 수 있다는 효과가 있다.
더욱이 본 발명에 따르면, 산소 농도 측정기, 유량 측정 장치, 및 제어 장치를 포함함으로써, 공급되는 가스 중의 산소 농도 및 전체 유량을 실시간으로 파악할 수 있고 상기 산소 농도 및 상기 전체 유량을 사용자의 의도에 따라 적절하게 제어할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 고압 산소 용기를 사용하지 않음으로 인해 폭발 및 화재의 위험을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
한 본 발명에 따르면, 무겁고 부피가 큰 고온 산소 용기를 사용하지 않음으로써 산소 공급 장치의 보관, 설치, 운반 및 관리가 용이하고 그로 인해 전체적으로 비용을 절감시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
<실시예>
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 산소 공급 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 산소 공급 장치(100)는 산소 분리막(110), 하우징(120), 열 공급 수단(130) 및 진공 펌프(140)를 포함할 수 있다.
산소 분리막(110)은 후술되는 하우징(120) 내부에 수용되며 대기 중의 산소를 선택적으로 분리하는 역할을 한다. 산소 분리막(110)은 다양한 조성을 가지는 복합 세라믹으로 이루어지며, 산소 분리막(110)의 재질은 BSCF산화물(Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ)로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 이러한 이유는 BSCF산화물의 경우 산소를 선택적으로 분리하는 성능이 현저하게 우수하기 때문이다. 한편, 산소 분리막(110)의 세부적인 조성은 사용자의 의도에 따라 변경될 수 있으며, 대기중의 산소를 선택적으로 분리할 수 있는 한 그 조성은 특별히 제한되지 않 는다.
산소 분리막(110)은 후술되는 열 공급 수단(130)에 의해 약 850℃ 내지 1000℃의 온도 범위로 유지됨으로써, 보다 효과적으로 대기중의 산소를 선택적으로 분리할 수 있다.
또한, 산소 분리막(110)은 상기 온도 범위에서 2.11mm 내지 0.37mm의 두께를 가짐으로써, 보다 효과적으로 대기중의 산소를 선택적으로 분리할 수 있다. 이러한 이유는 산소 분리막(110)의 두께가 0.37mm 미만인 경우에는 물리적인 충격에 의해 산소 분리막(110)이 파손될 우려가 있으며, 산소 분리막(110)의 두께가 2.11mm를 초과하는 경우에는 원하는 정도의 산소 투과도를 얻기 위해서는 더 높은 정도의 고온을 필요로 하기 때문에 효율성의 저하를 가져오기 때문이다. 즉, 이러한 온도 범위 및 두께 범위에서 산소 분리막(110)은 1.2cc/cm2·min 내지 5cc/cm2·min 범위로 대기중의 산소를 선택적으로 분리할 수 있다.
표 1은 이러한 산소 분리막(110)의 온도 및 두께에 따라 산소를 선택적으로 분리할 수 있는 정도(본 발명에서는 이를 "산소 투과도"라 지칭함)를 나타낸다.
온도(℃) 두께에 따른 산소 투과도(sccm·cm-2)
2.11mm 1.02mm 0.53mm 0.37mm
1000 1.806 2.94 3.75 4.45
950 1.622 2.48 3.48 3.80
900 1.436 2.25 2.78 3.44
850 1.238 1.96 2.22 2.89
표 1에 도시된 바와 같이, 산소 분리막(110)은 약 850℃ 내지 1000℃의 온도 범위 및 2.11mm 내지 0.37mm의 막 두께 범위에서 1.2cc/cm2·min 내지 5cc/cm2·min 범위의 산소투과도를 가짐을 알 수 있다.
즉, 상기 표 1에 도시된 바와 같이, 산소 분리막(110)은 온도가 증가함에 따라 산소 투과도가 증가하며, 산소 분리막(110)의 두께가 감소함에 따라 산소 투과도가 증가하는 특징을 가짐을 알 수 있다. 또한, 표 1에는 도시되지 않았지만, 산소 분리막(110) 양단의 O2 농도 구배가 증가함에 따라 산소 투과도가 증가하는 특징을 가진다.
산소 분리막(110)은 그 내부에 공간을 형성하도록 후술되는 하우징(120) 내부에 배치된다. 또한, 산소 분리막(110) 외부로부터 대기가 유입될 수 있도록 외부와 연통하는 유입 포트(111) 및 상기 산소가 선택적으로 분리된 상태의 대기가 외부로 배출될 수 있도록 외부와 연통하는 배출 포트(112)를 포함한다.
이러한 구성으로 인하여, 외부의 대기는 산소 분리막(110)에 의해 형성되는 공간으로 유입될 수 있고, 대기중의 산소는 후술될 하우징(120)과 산소 분리막(110) 사이로 선택적으로 분리될 수 있게 된다.
하우징(120)은 산소 분리막(110)을 수용하는 역할을 한다. 하우징(120)의 형상은 그 내부에 산소 분리막(110)을 수용할 수 있는 한 특별히 제한되지 않음을 유의한다.
한편, 하우징(120)은 후술될 열 공급 수단(130)에 의해 발생되는 열을 외부와 단열하기 위해 단열재(121)를 포함할 수 있다. 이때 단열재(121)는 복합 세라믹으로 이루어질 수 있다. 또한, 하우징(120)은 그 외벽에 에어쿨링재킷(air cooling jacket), 워터쿨링재킷(water cooling jacket), 열전 소자 등을 포함함으로써, 열 공급 수단(130)에 의해 발생되는 열을 외부와 단열할 수도 있다.
열 공급 수단(130)은 산소 분리막(110)에 열을 공급하는 역할을 한다. 본 발명의 일실시예에서는 열 공급 수단(130)은 전기 히터로 이루어지며, 상기 전기 히터는 산소 분리막(110) 내부에 제공되어 산소 분리막(110)에 열을 공급한다. 또한, 전기 히터에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(131)가 제공되어 유선으로 전기 히터에 전원을 공급할 수 있다.
한편, 열 공급 수단(130)은 산소 분리막(110)에 열을 공급할 수 있는 한 반드시 전기 히터로 제한되지 않으며 다양한 종류의 열 공급 장치가 사용될 수 있음을 유의한다.
진공 펌프(140)는 하우징(120)의 일측과 연통하도록 배치되며, 하우징(120)과 산소 분리막(110) 사이를 진공으로 유지시키는 역할을 한다.
진공 펌프(140)에 의해 하우징(120)과 산소 분리막(110) 사이가 진공에 가까워지게 됨에 따라, 산소 분리막(110) 내부와 외부의 산소 농도의 차이가 발생하게 되며, 그로 인해 산소 분리막(110)의 산소투과도는 보다 향상되게 된다. 또한 산소 공급 장치(100)의 효율 역시 보다 향상된다는 효과가 발생한다.
또한, 진공 펌프(140)는 산소 분리막(110)에 의해 선택적으로 분리되어 하우징(120)과 산소 분리막(110) 사이에 위치하는 산소를 포집하여 외부로 배출하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에서는 진공 펌프(140)에 의해 포집된 산소는 진공 펌프(140)를 통과하여 산소 공급 유로(141)로 유입되게 된다.
이러한 산소 공급 유로(141)를 통과하는 산소는 고농도의 산소로서, 고농도의 산소가 필요한 경우에는 산소 공급 유로(141)에 기타 다른 장치를 조합하지 않고 직접 고농도의 산소를 사용자에게 공급할 수 있다. 한편, 산소 공급 유로(141)에 기타 다른 기계 및 전자 부품들을 조합함으로써 원하는 농도의 산소를 구비하는 공기를 사용자에게 공급할 수도 있음을 유의한다.
본 발명의 일실시예에 따른 산소 공급 장치(100)의 작용원리를 다시 한번 살펴보면, 외부의 대기는 유입 포트(111)를 통하여 산소 분리막(110)에 의해 형성되는 공간으로 유입되고, 산소 분리막(110)의 내부 공간으로 유입된 대기중의 산소는 산소 분리막(110)에 의해 선택적으로 분리되어 하우징(120)과 산소 분리막(110) 사이로 위치하게 된다. 이러한 산소는 진공 펌프(140)에 의해 포집되어 산소 공급 유로(141)를 통하여 외부로 배출되게 된다. 이때, 산소가 선택적으로 분리된 상태의 대기는 배출 포트(112)를 통하여 외부로 배출된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 산소 공급 장치(200)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 산소 공급 장치(200)는 산소 분리막(210), 하우징(220), 열 공급 수단(230), 진공 펌프(240), 혼합부(250), 산소 농도 측정기(260), 유량 측정 장치(270), 여과 장치(280), 및 제어 장치(290)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 산소 공급 장치(200)는 도 1에 도시된 산소 공급 장치(100)와 비교했을 때, 혼합부(250), 산소 농도 측정기(260), 유량 측정 장치(270), 여과 장치(280), 및 제어 장치(290)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 동일한 구성요소를 가지므로, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
혼합부(250)는 산소 공급 유로(241)를 통하여 진공 펌프(240)와 연통되며, 진공 펌프(240)를 통해 배출되는 산소 및 외부로부터 유입되는 대기를 혼합하여 공급하는 역할을 한다.
혼합부(250)는 대기 공급 유로(242)를 포함하는데, 대기 공급 유로(242)는 외부로부터 대기를 받아들여 혼합부(250)로 대기를 유입하는 역할을 한다. 대기 공급 유로(242)에는 밸브(243)가 제공되어 외부로부터 유입되는 대기의 양을 조절할 수 있다. 또한, 밸브(243)는 후술되는 제어 장치(290)에 의해 개폐 정도가 제어될 수 있도록 구성된다. 한편, 이러한 밸브(243)는 일반적으로 공지된 구성요소를 채용하는 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
혼합부(250)에서 혼합된 산소 및 외부 대기(이하, "혼합 공기"로 지칭됨)는 혼합 공기 공급 유로(244)를 통하여 사용자에게 공급될 수 있으며, 혼합 공기 공급 유로(244)에는 산소 농도 측정기(260), 유량 측정 장치(270) 및 여과 장치(280)가 더 제공될 수 있다.
산소 농도 측정기(260)는 혼합부(250)로부터 배출되는 혼합 공기 중의 산소 농도를 측정함으로써, 혼합부(250) 내의 산소 농도를 측정하는 역할을 한다.
유량 측정 장치(270)는 혼합부(250)로부터 배출되는 혼합 공기의 전체 유량을 측정하는 역할을 한다.
여과 장치(280)는 혼합부(250)로부터 배출되는 혼합 공기에 포함되어 있는 불순물 등을 여과하는 역할을 한다. 이러한 여과 장치(280)는 반드시 특정한 종류로 제한되는 것이 아니며 혼합 공기에 포함되는 각종 불순물 등을 여과할 수 있는 구성이면 충분하다.
이들 산소 농도 측정기(260), 유량 측정 장치(270) 및 여과 장치(280)는 일반적으로 공지된 구성 요소를 채용하는 것이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 산소 농도 측정기(260)에서 측정된 혼합 공기 중의 산소 농도에 관한 정보 및 유량 측정 장치(270)에서 측정된 혼합 공기의 전체 유량에 관한 정보는 후술되는 제어 장치(290)로 송신되게 된다.
제어 장치(290)는 산소 농도 측정기(260)에서 측정되는 혼합 공기 중의 산소 농도에 관한 정보 및 유량 측정 장치(270)에서 측정된 혼합 공기의 전체 유량에 관한 정보를 수신하고, 상기 정보들 중 어느 하나 이상을 근거로 하여 밸브(243)의 개폐 정도를 조절하는 역할을 한다.
예를 들어, 제어 장치(290)는 산소 농도 측정기(260)에서 측정되는 혼합 공기 중의 산소 농도에 관한 정보에 근거하여 밸브(243)의 개폐 정도를 조절할 수 있다. 혼합 공기 중의 산소 농도가 기설정된 값보다 높다고 판단되는 경우에는, 제어 장치(290)는 밸브(243)의 개방하여 혼합부(250)에 유입되는 대기의 양을 증가시켜 산소 농도를 기설정된 값으로 유지시킨다. 반면에, 혼합 공기 중의 산소 농도가 기설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우에는, 제어 장치(290)는 밸브(243)의 폐쇄하여 혼합부(250)에 유입되는 대기의 양을 감소시켜 산소 농도를 기설정된 값으로 유지시킨다.
이러한 구성으로 인해, 사용자는 혼합 공기 중의 산소 농도를 원하는 농도로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 혼합 공기의 전체 유량을 제어할 수 있게 된다. 그로 인해 산소 공급 장치(200)가 병원에서 사용되는 경우 환자의 회복에 필요한 산소량을 시간 및 치료 정도에 따라 능동적으로 조절할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 산소 공급 장치(200)는 산소 농도 측정기(260)에서 측정된 혼합 공기 중의 산소 농도에 관한 정보 및 유량 측정 장치(270)에서 측정된 혼합 공기의 전체 유량에 관한 정보를 표시할 수 있는 표시 장치(도시 안됨)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 사용자는 상기 표시 장치에 표시되는 혼합 공기 중의 산소 농도에 관한 정보 및 혼합 공기의 전체 유량에 관한 정보를 실시간으로 모니터링함으로써 보다 효과적으로 혼합 공기의 산소 농도 및 전체 유량을 파악할 수 있게 된다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 산소 공급 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 산소 공급 장치(200)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

Claims (12)

  1. 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치에 있어서,
    대기 중의 산소를 선택적으로 분리할 수 있고 그 내부에 공간을 형성하도록 구성되는 산소 분리막;
    상기 산소 분리막을 수용할 수 있는 하우징;
    상기 산소 분리막에 열을 공급할 수 있는 열 공급 수단; 및
    상기 하우징의 일측과 연통하도록 배치되며, 상기 하우징 내부를 진공으로 유지시킬 수 있는 진공 펌프;를 포함하고,
    상기 열 공급 수단은 전기 히터이며, 상기 전기 히터는 상기 산소 분리막 내부에 제공되어, 상기 산소 분리막에 열을 공급하고,
    상기 산소 분리막 내부로 대기가 유입되고, 유입된 상기 대기 중의 산소는 상기 산소 분리막과 상기 하우징 사이로 분리되어 상기 진공 펌프를 통해 포집 및 배출되는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산소 분리막은 850℃ 내지 1000℃로 유지되고,
    상기 산소 분리막에 의해 선택적으로 분리되는 상기 산소의 투과도는 1.2cc/cm2·min 내지 5cc/cm2·min 범위인 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산소 분리막은 복합 세라믹으로 이루어지며,
    상기 산소 분리막의 온도가 증가함에 따라 상기 산소의 투과도는 증가하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산소 분리막은 복합 세라믹으로 이루어지며,
    상기 산소 분리막의 두께가 감소함에 따라 상기 산소의 투과도는 증가하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 산소 분리막은
    외부로부터 대기가 유입될 수 있도록 외부와 연통하는 유입 포트; 및
    상기 산소가 선택적으로 분리된 상태의 대기가 외부로 배출될 수 있도록 외부와 연통하는 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 열 공급 수단에 의해 발생하는 열을 외부와 단열하기 위해 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진공 펌프와 연통되며, 상기 진공 펌프를 통해 배출되는 산소 및 외부 로부터 유입되는 대기를 혼합할 수 있는 혼합부;를 더 포함하고,
    상기 혼합부는 상기 외부로부터 유입되는 상기 대기의 양을 조절할 수 있는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 혼합부의 산소 농도를 측정하는 산소 농도 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 혼합부에서 혼합되어 외부로 배출되는 산소와 대기의 전체 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 혼합부로부터 외부로 배출되는 산소와 대기 중의 불순물을 여과할 수 있는 여과 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산소 농도 측정기로부터 측정되는 산소 농도에 근거하여, 상기 밸브의 개폐 정도를 조절하여 상기 혼합부에 유입되는 대기의 양을 제어할 수 있는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치.
KR1020090124995A 2009-12-15 2009-12-15 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치 KR101096493B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090124995A KR101096493B1 (ko) 2009-12-15 2009-12-15 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090124995A KR101096493B1 (ko) 2009-12-15 2009-12-15 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110068150A KR20110068150A (ko) 2011-06-22
KR101096493B1 true KR101096493B1 (ko) 2011-12-20

Family

ID=44400453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090124995A KR101096493B1 (ko) 2009-12-15 2009-12-15 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101096493B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101135642B1 (ko) * 2009-12-15 2012-04-16 한국생산기술연구원 산소 분리 모듈을 포함하는 재연소 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100364584B1 (ko) 2000-08-08 2002-12-12 이흥섭 기체분리막을 이용한 산소공급장치
JP2003119005A (ja) * 2001-10-11 2003-04-23 Toshiaki Oe 酸素発生装置
KR200313568Y1 (ko) 2003-02-27 2003-05-17 케미코아 주식회사 고효율 산소발생장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100364584B1 (ko) 2000-08-08 2002-12-12 이흥섭 기체분리막을 이용한 산소공급장치
JP2003119005A (ja) * 2001-10-11 2003-04-23 Toshiaki Oe 酸素発生装置
KR200313568Y1 (ko) 2003-02-27 2003-05-17 케미코아 주식회사 고효율 산소발생장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110068150A (ko) 2011-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3976451A (en) Vacuum extract system for a membrane oxygen enricher
KR101756494B1 (ko) 산소 농축 장치
US4174955A (en) Membrane oxygen enricher apparatus
KR20010076320A (ko) 환자용 환기장치의 산소농축시스템 및 산소가스와 의료용공기를 동시에 공급하는 방법
BR112012025566A2 (pt) método e aparelho para suprir oxigênio
JPH02257966A (ja) ユーザに吸入ガスを供給する呼吸装置
US11701483B2 (en) Respiratory assistance apparatus
US10137275B2 (en) Oxygen concentrator for high pressure oxygen delivery with oxygen circulation loop and improved portability
JP2007507310A (ja) 呼吸に適した加湿酸素の発生源を提供するための方法及び装置
JPH09276408A (ja) 呼吸用気体供給装置
KR101096493B1 (ko) 산소 분리막을 포함하는 산소 공급 장치
US20220001130A1 (en) Oxygen concentrator, control method, and control program
SE449566B (sv) Narkos- och/eller respiratoranleggning med alternativt manuellt driven pump
US20130177657A1 (en) Method and arrangement for generating oxygen and nitric oxide
TW201134510A (en) Humidifier and oxygen enrichment device using same
JP5016845B2 (ja) 医療用酸素濃縮装置及びその作動方法
JP3345634B2 (ja) Ｐｓａ式ガス濃縮装置の酸素濃度検出器
CN204275215U (zh) 新型cpap给氧仪
JP2006522729A (ja) 酸素リッチガス供給装置
KR20030067015A (ko) 산소발생기 및 혼합기를 구비한 정수기
JP4594581B2 (ja) 加湿装置
JP2001000553A (ja) 酸素療法用酸素濃縮装置
JP2798493B2 (ja) 酸素濃縮装置
JPH06105873A (ja) 酸素テント
KR102529060B1 (ko) 혼합가스 분리 공급 장치 및 이를 포함하는 가스 공급 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131001

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160303

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161118

Year of fee payment: 19